Een internationaal team onder leiding van een Skoltech-onderzoeker heeft een fabricagemethode ontwikkeld voor biologisch afbreekbare polymeermicrocapsules, efficiënter gemaakt door een ongebruikelijke inspiratiebron te gebruiken:traditionele Russische knoedels, of pelmeni, maken. De twee artikelen zijn gepubliceerd in Materialen en ontwerp en ACS toegepaste materialen en interfaces .

Microcapsules, die voor verschillende doeleinden kan worden aangepast, hebben bewezen zeer nuttig te zijn bij gerichte afgifte van medicijnen en andere bioactieve stoffen. Om een ​​optimale werking te garanderen, deze moeten worden ontworpen en vervaardigd met precisie en in het bijzonder vormen, omdat niet-bolvormige capsules efficiënter en effectiever bleken te zijn dan bolvormige.

"Niet-sferische capsules kunnen een zijdelingse afgifte hebben, aangezien de ene kant het eerst kan worden afgebroken en de lading kan worden vrijgegeven, ze konden ook in stroom met magnetisch veld worden genavigeerd. Maar het belangrijkste voordeel is dat biologische cellen niet-bolvormige objecten gemakkelijker internaliseren, echter, dit fenomeen is nog niet begrepen, " Gleb Sukhorukov van Skoltech en Queen Mary University of London, de hoofdauteur van de krant, verklaart.

In de twee kranten Sukhorukov en zijn collega's beschrijven een manier om een ​​piramide te creëren ter grootte van een micrometer, rechthoekige en torpedovormige capsules met behulp van zachte lithografie. Bij deze methode, een sjabloon is bedekt met een polymeer, dan vracht (een medicijn, bijvoorbeeld) wordt op het polymeer geladen en verzegeld door een bovenste polymeerlaag, eindigend ingeklemd tussen de twee lagen. De capsules worden vervolgens op gelatine gedrukt en geoogst door het op te lossen in water.

"De aanpak is niet alleen geïnspireerd op het Russische pelmeni-maakproces, maar in feite reproduceert op microstructuurniveau de truc waarmee we verschillende componenten erin kunnen wikkelen, zoals eiwitten (vlees in de juiste pelmeni) of natuurlijke gezonde componenten (zoals bessen of aardappelpuree in het geval van vareniki, een soortgelijk product), ’ merkt Sukhorukov op.

In het eerste blad, het team demonstreerde twee benaderingen, op basis van polyelektrolyt meerlaags en polymelkzuur, dat resulteerde in 7 micrometer lange torpedovormige capsules. Deze hadden een hoog laadvermogen, hielden hydrofiele moleculen goed vast en werden door cellen geïnternaliseerd zonder toxische effecten te veroorzaken. "De voorgestelde methode biedt een grote flexibiliteit voor de keuze van actieve stoffen, ongeacht hun oplosbaarheid en molecuulgewicht, ’ schrijven de auteurs.

In het tweede blad de onderzoekers beschreven piramide en rechthoekige capsules gemaakt van polymelkzuur, die respectievelijk ongeveer 1 en 11 micrometer groot zijn. Deze capsules bleken voldoende stabiel om kleine in water oplosbare moleculen in te kapselen en enkele dagen vast te houden voor daaropvolgende intracellulaire afgifte en/of dienen als depot voor gecontroleerde afgifte.

"Tot nu toe hebben we de capsules gemaakt van polymelkzuur, en we zijn van plan deze principes te onderzoeken met andere polymeren die degradatie ondergaan en dus lading vrijgeven onder specifieke omstandigheden zoals temperatuur, enzymen, pH enzovoort, ' zegt Soechoroekov.